扁管管翅式换热器流动与传热性能的POD分析

发布时间：2023-10-18 19:22

　　传统的数值模拟计算方法计算量大,计算时间长,对计算机的配置要求高,很难满足现代工业发展需求。特征正交分解(POD)低阶模型是一种高效数值方法,可以大大缩短计算时间。本文采用适体坐标与最佳正交分解(POD)相结合的方法对选取的扁管管翅式换热器进行降维计算,在保证计算精度的前提下提高计算速度,以达到提高复杂结构换热器数值设计效率的目的,满足更多领域的工程实际需求。本文以扁管管翅式换热器为例,构建了POD低阶模型,并将其计算结果与FVM计算结果进行了对比。具体研究内容如下:(1)在采用FVM方法对扁管管翅式换热器传热单元的模拟计算中,改变的参数为:翅片间距、横向管间距和空气侧雷诺数。并且分别对等壁温边界条件和等热流边界条件下的单参数变量、双参数变量和三参数变量三种工况进行计算,根据模拟计算结果分析温度场和速度场的分布特征。(2)由FVM的计算结果得到POD插值法所需的各个样本,样本包含的模拟工况分别有等壁温边界条件下的单参数变量、双参数变量和三参数变量以及等热流边界条件下的单参数变量、双参数变量和三参数变量,共6组样本。对于样本参数工况采用snapshot(快照)方法进行最佳正交分解计算以得...

【文章页数】：105 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 研究目的和意义
        1.2.1 研究目的
        1.2.2 研究意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 本论文的主要工作
    1.5 拟解决的关键技术问题
2 高阶模型以及基于POD方法的低阶模型
    2.1 模型建立
        2.1.1 物理模型
        2.1.2 数学模型
        2.1.3 控制方程及边界条件
    2.2 适体坐标
        2.2.1 适体坐标理论
        2.2.2 采用适体坐标建立求解区域
    2.3 网格独立性验证及数值方法考核
        2.3.1 网格划分及独立性考核
        2.3.2 数值方法考核
    2.4 POD低阶模型的构建
        2.4.1 POD低阶模型的样本工况
        2.4.2 POD低阶模型基函数的求取
        2.4.3 POD低阶模型谱系数的求解
3 FVM高阶模型计算结果
    3.1 等壁温边界条件下的计算结果
        3.1.1 单参数变化的计算结果
        3.1.2 双参数变化的计算结果
        3.1.3 三参数变化的计算结果
    3.2 等热流边界条件下的计算结果
        3.2.1 单参数变化的计算结果
        3.2.2 双参数变化的计算结果
        3.2.3 三参数变化的计算结果
4 POD低阶模型计算结果
    4.1 等壁温边界条件下的计算结果
        4.1.1 单参数变化的计算结果
        4.1.2 双参数变化的计算结果
        4.1.3 三参数变化的计算结果
    4.2 等热流边界条件下的计算结果
        4.2.1 单参数变化的计算结果
        4.2.2 双参数变化的计算结果
        4.2.3 三参数变化的计算结果
    4.3 两种边界条件下的结果对比
5 POD低阶模型与FVM高阶模型结果对比
    5.1 等壁温条件下的结果对比
        5.1.1 温度场结果对比
        5.1.2 速度场结果对比
    5.2 等热流条件下的结果对比
        5.2.1 单参数条件下温度场结果对比
        5.2.2 单参数条件下速度场结果对比
        5.2.3 双参数条件下温度场结果对比
        5.2.4 双参数条件下速度场结果对比
        5.2.5 三参数条件下温度场结果对比
        5.2.6 三参数条件下速度场结果对比
    5.3 两种模型计算耗时对比
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3855042